Soutenance de thèse de Marion GIL

Ecole Doctorale
Physique et Sciences de la Matière
Spécialité
PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : OPTIQUE, PHOTONIQUE ET TRAITEMENT D'IMAGE
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
cornée,diffusion lumineuse,efficacité médicamenteuse,,
Keywords
cornea,diffusion,medicinal efficiency,,
Titre de thèse
Rétrodiffusion lumineuse pour le diagnostic précoce et le suivi de pathologies du stroma corneen: étude expérimentale ex vivo et en modélisation
Characterization of the corneal transparency: diffusion, imaging and modeling - Metrology by bright diffusion for the qualification of medicinal efficiency.
Date
Mardi 21 Mai 2019 à 10:00
Adresse
Cerimed 27 Boulevard Jean Moulin, 13005 Marseille
Amphithéâtre CERIMED
Jury
Directeur de these Mme Carole DEUMIE ECOLE CENTRALE DE MARSEILLE
Examinateur Mme Gaëlle GEORGES Ecole Centrale Marseille
Examinateur M. Louis HOFFART APHM
Examinateur M. Gaël LATOUR Paris Sud
Rapporteur Mme Christine ANDRAUD Centre de recherche sur la conservation
Rapporteur M. Stéphane SERFATY Université Cergy Pontoise

Résumé de la thèse

Ce travail est consacré à l’étude expérimentale et numérique de la lumière diffusée angulairement résolue par des greffons cornéens humains pour le suivi de pathologies ou pour le diagnostic précoce. La cornée est un tissu très particulier dans le corps humain de par sa propriété de transparence. Elle est liée à de faibles pertes par diffusion et par absorption. Ce faible niveau de diffusion, lié principalement à une structure très organisée du volume cornéen, va croitre dans des cas pathologiques où la microstructure de la cornée est perturbée. Ce travail s’intéresse principalement au cas d’un dysfonctionnement du mécanisme permettant de réguler l’hydratation de la cornée et où un œdème se développe. Les modifications du volume cornéen interviennent progressivement à différentes échelles du tissu jusqu’à une modification macroscopique de l’apparence de la cornée qui s’opacifie. Ce travail propose d’étudier la lumière diffusée angulairement résolue, loin de la direction spéculaire, pour les grands angles de diffusion supérieurs à 35°, dans le demi-espace réfléchi. Dans un premier temps, nous montrons que cette approche permet une plus grande sensibilité que l’analyse de la lumière diffusée proche de la direction spéculaire utilisée dans les outils classiques d’examen de la cornée. Ceci lui permet de détecter des modifications du volume cornéen indétectables avec d’autres systèmes. Dans un second temps, nous évaluons le potentiel du suivi de l’intensité diffusée dans différents domaines d’applications. Nous montrons ainsi que la mesure de la diffusion permet de détecter une modification du tissu avant que l’épaisseur de la cornée n’augmente. Puis nous montrons l’intérêt de cet outil pour évaluer l’efficacité de collyres anti œdémateux ou des constituants le composant. Enfin, nous présenterons en quoi cette mesure peut être utilisée comme un critère supplémentaire du tri des greffons cornéens en banque des tissus. Dans un dernier temps, nous proposons en simulation une méthode de diagnostic précoce qui permet de déterminer le taux de désorganisation du volume cornéen à l’échelle d’une dizaine de nanomètre. Cette approche est basée sur la variation spectrale de la diffusion aux grands angles. Elle permet d’envisager une nouvelle méthode de diagnostic de l’œdème dès les premiers stades.

Thesis resume

This work presents the experimental and numerical study of angular resolved scattered light by human corneal grafts for the monitoring of pathologies or for early diagnosis. The cornea is a very particular tissue in the human body due to its transparency property. It is related to low scattering and absorption losses. This low level of scattering, mainly related to a highly particular organized structure of corneal bulk, will increase in pathological cases where the microstructure of the cornea is disturbed. This work focus particularly on the dysfunction of the mechanism that regulates corneal hydration and where edema develops. Changes in corneal bulk occur gradually at different scales of the tissue until a macroscopic change. In this work we propose the study of the angular resolved scattered light, far from the specular direction, for large scattering angles greater than 35 °, in the reflected half-space. First, we show that this approach allows a greater sensitivity than the analysis of scattered light close to the specular direction used in conventional corneal examination tools. The method grant access to information on corneal bulk changes that is undetectable for other systems. In a second step, we evaluate the potential of the monitoring of the intensity scattered in different fields of applications. We demonstrate how scattering measurement can detect tissue changes before any corneal thickness increase. Then, we show the interest of this tool to evaluate the efficiency of anti-edematous eye drops or constituents composing it. Next, we will present how this measurement can be used as an additional criterion for sorting corneal grafts in a tissue bank. Finally, we propose in simulation an early diagnosis method that allows us to determine the rate of corneal bulk disorganization at a scale of ten nanometers. This approach is based on the spectral variation of the scattering. It allows us to consider a new method for diagnosing edema at earliest stages.